Топлива

Это понятие объединяет группу горючих веществ, основу которых составляет углерод. Назначение топлив - получить при сжигании тепловую энергию. Но при этом все, без исключения, топлива уже служат или могут стать важным сырьем для химической промышленности. Понятие "топливо" - более широкое, чем понятие "горючие ископаемые". Помимо каменного и бурого угля, нефти, природного газа, торфа, горючих сланцев и природных битумов к топливам относится также и древесина.

По количеству заключенной в них энергии топлива неравноценны. Поэтому в справочниках часто встречается понятие "условное топливо", и тонна условного топлива (сокращенно т. у. т.) принята за единицу измерения топливных ресурсов в энергетике.

Главные энергоносители нашего времени - нефть, природный газ и уголь. В конце 70-х гг. в мире ежегодно производилось количество энергии, эквивалентное 9 млрд. т. у. т. 47% этой энергии приходилось на нефть, 30%-на уголь и 17%-на газ. Остальные 6%-суммарное количество энергии из всех иных источников (другие виды топлива, энергия, полученная на гидро-и атомных электростанциях, солнечных, ветряных, приливных и других энергоустановках).

Особое место среди всех видов топлива занимает нефть. И дело не только в том, что из нефти несравненно легче, чем, например, из угля, получить жидкие топлива для автомобилей, самолетов, морских судов, тепловозов. До начала 70-х гг. добыча одной т. у. т. в виде нефти обходилась значительно дешевле, чем получение того же количества энергии из других источников. Поэтому потребности энергетики стремились удовлетворить в первую очередь за счет нефти. С каждым годом открывались новые месторождения, закладывались новые скважины. Мировая добыча нефти в конце 1970-х гг. превысила 3 млрд. т в год.

И все чаще и тревожнее звучит вопрос: а на сколько лет или десятилетий человечеству хватит нефти? Оценки специалистов неоднозначны: 20, 30, 50 лет. Впрочем, исчерпание нефтяных ресурсов в ближайшие десятилетия предсказывалось еще в XIX в. Пессимистические прогнозы не оправдались. Может быть, та же участь постигнет и нынешние?

Но в любом случае нефть становится все дороже. Новые месторождения открываются либо на больших глубинах, либо в необжитых, трудно доступных районах, а то и вообще под морским или океанским дном. Чем глубже скважины, чем протяженнее транспортные пути (в том числе трубопроводы), тем выше себестоимость нефти. И чем ближе мы подходим к границам исчерпания этого важнейшего ископаемого горючего, тем дороже оно становится. А нефтяные ресурсы планеты - и геологические, предполагаемые, и уже разведанные, реальные - намного меньше, чем угля (см. табл.).

Запасы угля, как видим, огромны. С 1958 г. СССР занимает первое место в мире по добыче угля, по разведанным запасам природного газа и торфа. Хотя в нашей стране топливная проблема стоит менее остро, чем для подавляющего большинства других государств, однако и в СССР предстоит не только развивать более совершенные способы добычи природного топлива, но и разрабатывать методы его рациональной химической переработки.

К топливам относятся вещества, основная часть которых -углерод. Это уголь, горючие сланцы, газ, нефть, торф, древесина. Ядерное топливо - это вещества, ядра которых делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию

Нефтехимия давно стала важной отраслью перерабатывающей промышленности, второе рождение переживает в наши дни и углехимия, но сделать предстоит еще очень многое. Превращение угля в жидкие топлива, в том числе моторные, - одна из важнейших научно-технических проблем. Пути ее решения ясны. Прежде всего, органическую массу угля, состоящую главным образом из углерода, нужно по меньшей мере вдвое обогатить водородом. Во-вторых, нужно удалить из угля минеральные примеси, избыток кислорода, азота и серы. И наконец, третья задача - снизить молекулярный вес полученных углеводородов. Все три задачи принципиально разрешены. Реакции гидрирования (химического присоединения водорода к углеводородам нефти) широко используются в промышленности органического синтеза. Известны и способы обогащения угля, связывания и удаления из органической массы кислорода, серы и азота. Наконец, процессы крекинга (разложения нефтяных продуктов при высоких температурах), используемые в нефтепереработке, применимы и при химической переработке других горючих ископаемых. Но процессы получения искусственной нефти из угля лишь начали выходить из стадии научных разработок на производство. Слишком велики затраты энергии и сырья. Агрегаты, в которых происходит ожижение угля, работают при высоких температуре и давлении. Жидкое горючее из угля обходится пока намного дороже, чем из нефти. Работы в этом важнейшем направлении использования твердого топлива продолжаются.

В топливно-энергетических балансах нашей страны заметная роль отводится природному газу. Западно-Сибирская платформа - крупнейший в мире источник этого ценного топлива. Но в перспективе и природный газ вынужден будет уступить первое место углю и атомной энергетике (см. Ядерное горючее).

В атомной энергетике применяется понятие ядерного топлива - вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию (см. Ядерные реакторы, Ядерные реакции).